Чем смазать резьбу чтобы не прикипела

Завершение эксперимента с смазками болтов.

Казалось уже что никакой интриги нет. Аутсайдеры и лидеры этой небольшой подборки полностью определены. Оставалось малость, быстро скрутить гайки и выбросить все это в ведро. Но, на самом деле, все оказалось не так уж просто.

Кого заинтриговал, читаем дальше.

Итак, начинаем разбирать.
Так как я наивно предполагал что проблем с откручиванием не будет и я не смогу своими пальцами оценить сложность откручивания, был привлечен ассистент и юная механица Настюха. Ее небольшие пальчики должны были хоть как-то почувствовать сложность откручивания, но… действительность оказалась немного другой.
Напомню, на всех болтах кроме солидольного (на который не хватило гайки) накручивалась гайка "на сухую", потом к ней прижималась шайба, затем за шайбой резьба намазывалась смазкой и по ней уже накручивалась вторая гайка, поджимая шайбу. Затем весь болт и гайки обильно обмазывались смазкой поверх.
Болты были с покрытием, судя по всему цинковым, как впрочем и большинство болтов в автомобиле. Это покрытие сыграло конечно положительную роль в целостности болтов — исключая разве что смазанный медной смазкой, где мы наблюдали любопытнейший эффект снятия "медью" цинка с болта и как следствие нереальную коррозию.

Первым делом мы стали откручивать литол.

Перешли к солидолу.

Далее смазка для направляющих тормозов textar hydrotec

Далее Huskey HTL-500.

Следующий пациент — графитная смазка.

И наконец последнее — болт с медной смазкой Comma

Т.е. как не крути, здесь явно имело место гальваническое снятие цинка с болта (из-за медных вкраплений) и дальнейшая ускоренная коррозия обнаженного металла.
Единственный мой косяк в этой ситуации — не было референтного болта полностью без покрытия. В пределе можно предположить что цинк вообще не защищает металл, бентонитовая основа медной смазки быстро смылась и коррозия произошла естественным образом, без гальваники. Видимо это должно быть предметом отдельного исследования.

Далее я решил уже самостоятельно откручивать гайки с привлечением тех средств. Отвертка фиксировала шлицы (чтобы избежать предположений что просто смазанные болты скользили в руке).

Но нет, ни один из "отказников" откручиватся в такой ситуации тоже не стал.
Смысла мелочится дальше не было, и я взял плоскогубцы для фиксации головки и ключ.

Вот такие вот пироги с котятами. На самом деле ясно, что ничего не ясно.

Подведем еще раз краткие итоги

Болты с солидолом и графиткой (солидолом) выглядели отлично, цинк под смазкой сохранил свой вид, следов коррозии не было. Крайняя гайка в случае графитки открутилась легко (в случае солидола ее не было).
Однако, внутренняя гайка потребовала ключа и, субьективно, графитка откручивалась сложнее всего из внутренних. При этом, в обоих случаях под гайкой накрученной без промазки, несмотря на то что потом гайка была обмазана со всех сторон смазкой, была обнаружена коррозия края болта переходящего в резьбу.

Тут стоит задуматься, способен ли солидол и графитка выполнять "барьерную функцию", или они работают только в том месте где они непосредственно густо намазаны на металл.
Ну и напомню другие минусы — при температуре 60-70 градусов смазки на кальциевом мыле начинают утекать и покидать свои узлы ).

Неоднозначные впечатления оставила Хаски. Напомню ее недостатки — относительно невысокая нагрузка сваривания. Это означает что ее применять следует только в легконагруженных узлах с малыми и средними скоростями вращения. В остальном она хороша. Я было думал, что еще ее один недостаток связан с плохой водостойкостью — ведь болт утратил свой блеск и покрылся проплешинами, с вкраплениями ржавчины на некоторых гранях. Но при этом всем и внешняя гайка открутилась легко, и внутренняя без специнструментов, и под ними мы наблюдаем девственно чистую резьбу. Т.е. де факто, открытой коррозии, как например в случае солидола и графитки под несмазанной гайкой — нет! Я пока не берусь делать выводы.

Текстар Хидродек. Показал себя отменно и в процессе испытания (смазка желтела, но не смывалась и не подпускала влагу к цинку) и при разборке — хотя внутренняя гайка и потребовала инструмента, тем не менее, все равно резьба под обеими гайками была чистая, свежая и без следов коррозии. Направляющие смазанные этой смазкой и тормозные цилиндры могут спать спокойно.
Но помним про то, что это смазка полигликолевая. А как мы помним, по табличкам из вот этого поучительного текста полигликоль существенно хуже минералки, пао и эстеров уживается с пластиками и резинками. Грубо говоря, хорош он только с EPDM резиной, которая используется в тормозах. Увы.
Да и извините дорог стал нецензурно.

Литол — этакий середнячок "ни о чем".
И болт был с проплешинами, и гайка внутренняя не открутилась от руки. Но при этом и ржавых позывов под ней у него не было, как у графитки с солидолом.

И наконец медная смазка — которая чрезвычайно популярна во многих кругах. Да. Обе гайки открутились пальцами. Возможно благодаря как раз медной "прослойке". Но при этом внешний вид болт приобрел совершенно некондиционный. Соответственно получается вывод — ее применение там где высокие температуры не оставляют шансов другим смазкам. Ну или какие-то узлы, где родные болты все равно уже ржавые и плевать как они выглядят, открутились бы потом и то ладно.

Да, вы скажете — а толку то что, графоман. Ты нам дай волшебную смазку, чтобы было дешево и все чики-поки.
К сожалению, исследование поставило больше вопросов чем ответов, но тем не менее, тот кто хочет с чего-то начать и сделать для себя какие-то свои выводы — их сделает…

На всякий случай, не зная, успею я что-либо написать по существу до НГ (а просто так спамить не хочу), хочу поздравить всех подписчиков с Новым Годом.

Пожелать им надежных дешевых запчастей, невымывающихся смазок, халявного горючего и увлекательного экспириенса на своих железных конях.

Ну и конечно крепкого здоровья для самих себя и своей семьи. Потому что машину всегда отремонтировать можно, а вот человека — нет.

Если вам понравился данный труд, вы можете его лайкнуть, репостнуть, или подписаться. Подписка бесплатная, денег не берем! ))

Дома не сидим. За рулем не бухаем. И смело в Новом Году отправляемся в путешествия!
И комментарии тоже можно писать активно. )

О простых вещах-сложно. «Cпящая сталь». Чем смазать заржавевшие болты или Не WD-40 единым…

На улицы наших городов определенно пришла весна. Потеплело и люди с радостью начали отдавать предпочтение своим настоящим железным друзьям, хоть на время забывая про планшеты и смартфоны. Велосипедисты, мотоциклисты и еще множество любителей сезонных средств передвижения достали свое добро и вдруг обнаружили, что что-то заржавело, что-то невозможно открутить и т.д. и т.п. Признаюсь, я один из этих, обнаруживших 🙂 И чтобы не пропал даром труд по борьбе с коррозией, решил накопленный материал оформить в хабра-статью.

Информация точно будет полезна абсолютно всем, кому хотя бы раз приходилось бороться с ржавыми деталями, не только автолюбителям и самодельщикам, но и реставраторам техники, тем кто собирается красить ржавые столбы на даче/страдает от ржавых разводов на раковине и просто желающим докопаться до сути процесса ржавления и найти методы эффективной борьбы с этой напастью. Сегодня говорим о том, как разбудить «заснувшую сталь».

Ну и, традиционно — не забудь закинуть в закладки, %USERNAME%, пригодится! 🙂

Химический background

Мы живем в мире железа и его сплавов. А там где есть железо — там обязательно будут и его оксиды в виде ржавчины. Любой железный элемент будет ржаветь на открытом воздухе, вопрос только в том, насколько быстро. При воздействии содержащихся в воздухе воды, кислорода, агрессивных газов черные металлы легко переходят в химически стойкие формы их соединений. Этот естественный процесс перехода металлов в оксиды, гидроксиды и соли начинается с поверхности, поэтому незащищенная поверхность черных металлов всегда покрыта пленкой продуктов коррозии. Толщина этих пленок зависит от условий образования и колеблется от долей микрометра до нескольких миллиметров. Процесс коррозии развивается со временем даже при благоприятных условиях хранения, так как многие соли гигроскопичны, а рыхлые оксидные и гидроксидные образования сорбируют и удерживают воду из воздуха, что способствует развитию процесса коррозии.

По сути, ржавление металла — это просто окисление железа кислородом воздуха, в котором вода выступает в роли «катализатора». Описывается все это тремя основными реакциями:

O₂+4e — +2H₂O → 4ОН —
Fe → Fe 2+ +2е —
4Fe 2+ +O₂ → 4Fe 3+ +2O 2-

Железо являясь достаточно активным металлом, отдает электроны и окисляется, вода эти электроны принимает и подщелачивает OH — ионами реакционную среду. Ионы двухвалентного железа в комбинации с OH — выпадают в нерастворимый осадок гидроксида железа (II), который постепенно в присутствии все того же кислорода начинает формировать различные комбинации из оксидов/гидроксидов, в том числе и из-за процессов ступенчатой дегидратации.

Состав ржавчины, соответственно, медленно меняется со временем, в зависимости от условий окружающей атмосферы (избыток/недостаток кислорода и воды)

Как уже говорилось, состав образующейся ржавчины может варьироваться в зависимости от типа стали, наличия электролитов, агрессивности воздействия и его продолжительности. В целом считается, что существует 16 оксидов железа, имеющих различную кристаллическую структуру, химический состав и валентное состояние железа, которые теоретически можно найти в ржавчине. В наших краях чаще всего ржавчина образовавшаяся при комнатной температуре может содержать гетит (α-FeO(OH)), акаганит (β-FeO(OH)), лепидокроцит (γ-FeO(OH)) и магнетит (Fe₃O₄;Fe(II),Fe(III)₂O₄). Рекомендую запомнить эти названия, они еще пригодятся. Большинство исследователей сходятся в том, что основным кристаллическим компонентом ржавчины является γ-FeO(OH), при подогреве переходящий в γ-Fe₂O₃. Если деталь или изделие ржавеет длительное время во влажной атмосфере, в ржавчине можно обнаружить небольшие количества Fe₃O₄ (часто нестехиометрического состава). Образцы ржавеющие в дистиллированной воде — это ржавчина из кристаллического α-FeO(OH), γ -FeO(OH) и Fe₃O₄. Если металл подвергается ржавлению в камере солевого тумана, то основным кристаллическим компонентом ржавчины является γ-FeO(OH) с пластинчатой и пористой структурой.

Хотелось бы еще напомнить о том, что соли, в частности хлорид-ионы выступают в роли своеобразного электрохимического катализатора, ускоряющего коррозию (наши зимние дороги и днища автомобилей не дадут соврать) и способствующего образованию γ-FeO(OH). Существуют исследования, в которых авторы сравнивают ржавчину взятую на анализ в различных местностях (приморские, континентальные и т.п.). Ржавчина, образовавшаяся в прибрежных районах, была в основном в виде крупных чешуек, в областях с высокой влажностью и хлоридами в почвах формировалась ржавчина в виде листов, порошкообразная и мелкозернистая ржавчина — удел центральных и северных территорий. Образцы слоистой ржавчины содержали γ-Fe₂O₃·H₂O на поверхности контакта с воздухом и Fe₃O₄ на поверхности контакта с металлом, α-FeOOH и δ-FeOOH были обнаружены в промежуточных слоях и в хлопьях.

Зачем я все это рассказываю, а затем, что врага надо знать в лицо. Чем точнее определить тип ржавчины — тем эффективнее можно ее растворить.

Хорошо известно, что в зависимости от условий окружающей среды может образовываться разноцветная ржавчина: красная ржавчина (гидратированный оксид Fe₂O₃·H₂O образуется при высоком уровнях кислорода и водяных паров, чаще всего это равномерная атмосферная коррозия в очень агрессивных средах.), желтая ржавчина (т.н. сольватированная ржавчина, растворимый FeO (OH)·H₂O образуется в условиях высокой влажности, чаще всего, если металл находился в луже/стоячей воде), бурая ржавчина (сухой оксид Fe₂O₃, который образуется при высоком содержании кислорода и низкой влажности, чаще представляет собой локализованную ржавчину, которая проявляется в виде неоднородных пятен или только в определенных областях (загрязнения и дефекты на поверхности металла) и черная ржавчина (оксид Fe₃O₄ который образуется в среде с низким содержанием кислорода и низкой влажности, является устойчивым видом ржавчины, похожим на слой покрытия, возникающего при оксидировании металла).

Если в дело вступают ионы различных неорганических кислот (карбонаты, сульфаты, упомянутые уже хлориды, а также бромиды, фториды, иодиды, нитраты и селенаты) то может образовываться т.н. зеленая ржавчина

Зеленая ржавчина — это общее название для различных кристаллических соединений зеленого цвета, содержащих катионы железа и упомянутые выше анионы. Образуется эта красота (?) на поверхностях из железа/чугуна/стали подвергнувшихся воздействию воды, содержащей хлорид, сульфат, карбонат или бикарбонат-ионы при чередовании аэробных/анаэробных условий. Например, в морских судах, мостах и т.п. Общий вид кристаллической структуры зеленой ржавчины представлен на картинке. В принципе, можно считать, что структура обычной «оттенков красного» ржавчины во многом похожа на зеленую, но без кислотных анионов.

Хотя ржавление в целом является отрицательным аспектом, есть примеры, когда и оно служит человеку. В качестве примера можно привести воронение стволов оружия (в т.ч. обработка так называемым «ржавым лаком») и клинков самодельных ножей.

Вот так они выглядят сразу после обработки:

А вот так — после полировки:

В качестве примера можно упомянуть железную колонну (она же Кутубова колонна) в Дели — цилиндр высотой семь метров и весом в шесть с половиной тонн, входящий в состав архитектурного ансамбля Кутб-Минара, расположенного примерно в 20 километрах южнее Старого Дели. Известность колонна приобрела тем, что за 1600 лет своего существования практически избежала коррозии.

Чего там только по поводу этой колонны не предполагали, от «сделано из метеоритного железа» до «подарок Шивы». Но, традиционно, ответ оказался прост — «высокая температура и сухой воздух» ~~спасут отца русской демократии.~~ Тонкая оксидная пленка замечательно защищает металл от ржавчины, если на него воздействуют лишь пресная вода или сухой воздух.

Резьбовая ржавчина as is

Если кратко представить механизм ржавления резьбы, то получится что он практически не отличается от ржавления металла на поверхности. Первоначально в межрезьбовые каналы (между гайкой и болтом) попадает вода, которая в сочетании с кислородом воздуха и электронами железа запускает процессы, описанные формулами выше. В результате этого процесса начинают формироваться оксиды и гидроксиды железа, которые в зависимости от условий претерпевают циклы гидратации/дегидратации и формируют монолитную пористую структуру. Можно сказать, что ржавление внутри резьбы отличается от ржавления открытого металла тем, что внутри резьбы может наблюдаться недостаток кислорода и будет формироваться что-то подобное на черную ржавчину (Fe₃O₄).

Наверное самым близким к «закисанию резьбы» явлением является ржавление железобетона. Те же условия с недостатком кислорода. В таких условиях образующийся в результате окисления объем рыхлых оксидов значительно больше, чем объем прореагировавшего металла. Оксиды полностью заполняют все поры и неплотности (резьбы или выступов около арматуры), выступая в качестве своеобразной расклинивающей подпорки или уплотнителя.

В результате описанного процесса, медленно но неумолимо верно, ржавчина давит на все с ней контактирующее и разрушает бетон, блокирует резьбу и т.п. Существует даже такое явление как «rust packing» или «pack rust», что в переводе на великий и могучий означает «пакетная ржавчина». Наблюдается оно в тех случаях, когда объем образовавшихся оксидов своим расклинивающим давление выдавливает соседствующие с местами коррозии детали металлоконструкций. Самым известным примером воздействия пакетной ржавчины может стать обрушения моста через реку Мианус в США в 1983 году с множеством жертв.

Специальное расследование установило, что коррозия, возникшая в результате попадания дождевой воды на элементы металлоконструкций моста из-за нарушенных технологий дренажа, постепенно просачивалась к креплениям из железа. Крепления постепенно ржавели и по миллиметру отталкивали один угол дорожной плиты от опоры. Когда расстояние стало достаточным для разрушения — один проехавший автомобиль послужил спусковым крючком. С тех пор в мостостроении появился новый термин и активно используется, когда при осмотре моста наблюдаются признаки накопления ржавчины между стальными пластинами и соединениями моста

Надеюсь механика процесса примерно понятна. Она нужна для того, чтобы оценить существующие методы борьбы с резбовой (почти «пакетной») ржавчиной.

Методы разрушения ржавчины внутри резьбы

В простейшем рассмотрении для того, чтобы открутить болт нужно сделать две вещи

Разрушить (=диспергировать) монолитную пористую массу оксидов и гидроксидов с образованием областей пониженной плотности, «дефектов» и полостей
Снизить трение между обломками монолитных оксидов и позволить им легко скользить друг относительно друга вместе с проворачиванием гайки

разрушение_метод 1 — Механический

Фактически, дедовский. Потому что с давних пор, при отсутствии других возможностей, по заржавевшей резьбе принято стучать в надежде разрушить вибрацией монолитные пластины и цепочки образовавшихся оксидов. Как только болт стронется, оксиды (а вещества они достаточно хрупкие) дальше будут сами перетираться в пыль. Метод не особо эффективный и кроме того требующий специалиста «чувствующего молоток», чтобы ненароком не свернуть или не заклепать намертво болт.

Неплохим вариантом является использование электрических или пневматических ударных гайковертов (+ есть еще ж ударные отвертки, добавил в комментариях redbeardster ), вроде того, что на картинке:

Хотя в этом случае также как и с обычным молотком главное не переборщить и не сломать болт. Правильно подобранную головку лучше устанавливать со стороны гайки, а сам болт при этом поддерживать дополнительно гаечным ключом.

В случае, если нет необходимости спасать крепеж (например, в случае антикварных автомобилей) можно просто срезать гайку углошлифовальной машиной (болгаркой), а болт высверлить. Но трудозатраты на такую процедуры таковы, что я бы посоветовал использовать этот метод в последнюю очередь, опробовав все описанные в статье возможности.

Дополнение: про болгарку я вспомнил, а вот про гайколомы (они же гайкорезы и гайкорубы) — нет. Спасибо читателю p_fox, который мне напомнил о такой штуке.

разрушение_метод 2 — Термический

Данный метод основан на понимании того, что все тела при нагревании расширяются, а при охлаждении — сжимаются. Нагрев гайки (или объекта в который ввёрнут болт), будет приводить к образованию микроразрывов в оксидном монолите расположенном вдоль резьбы. Чередование циклов нагрев/охлаждение весьма вероятно приведет к раздроблению хлопьев ржавчины и образованию «разрежения». А как только внутри слоя образовались прорехи — болт скорее всего провернётся. Помимо механического раздавливания оксидных слоев из-за расширения металла, имеет место и дегидратация самих компонентов ржавчины. Например, отжиг при 350 °C превращает ржавчину в основном в маггемит (γ-Fe₂O₃), при 550 °C образуется магнетит, и при 750 °C ржавчина превращается в смесь магнетита, вюстита (FeO) и металлического железа (Fe).

Ранее данный метод был доступен только владельцам ацетиленовых или пропановых горелок, но с появлением aliexpress сегодня практически каждый может приобрести компактную горелку на «дихлофосный» баллон и прокаливать заржавевшие болты и гайки в свое удовольствие.

Активно термическое удаление ржавчины используется и в реставрации железных изделий. Правда это не просто отжиг, а высокотемпературное восстановление оксидов в элементарное железо. Делается это либо с помощью нагревания заржавевших изделий в среде оксида углерода (он же CO, он же угарный газ) под слоем древесного угля при ограниченном доступе воздуха и температуре 800 °С. Может использоваться и водород в качестве восстановителя, особенно если есть доступ к трубчатым печам с регулируемой по длине печи температурой. В реакционную часть печи подается аммиак, который на катализаторе при 400-600 °С разлагается на азот и водород. Водород восстанавливает оксиды до «губчатого железа», которое в дальнейшем требует дополнительной обработки защитными средствами, вроде расплавленного парафина.

Дополнение: в этот же раздел я внесу и упомянутую читателем Alexus819 возможность лазерной очистки ржавчины, которая отлично применима для гладких поверхностей (см. кликабельное видео).

разрушение_метод 3 — Химический

Химический метод разрушения резьбовой ржавчины основан на том, что химические компоненты, попадая в поры и капилляры оксидного слоя могут вступать с ним во взаимодействие, либо переводя ржавчину в растворимое соединение, либо восстанавливая до металлического железа. И то и другое снимает расклинивающее давление внутри резьбы и позволяет провернуть гайку за счет образующихся дополнительных пор или участков пониженной плотности. В целом, механизмы воздействия химического метода можно разделить на три направления: протонирование, комплексообразование, восстановление. Недаром я в начале статьи привел названия самых распространенных «минералов» формирующих ржавчину. Сделал я это для того, чтобы пытливый читатель мог подобрать себе подходящий реагент, спрятанный в таблице под спойлером.

А теперь, немного подробностей, по поводу каждого из механизмов с примерами.

В результате протонирования в реакцию с ржавчиной вступают реагенты, способные стать донором протонов (H + ). Чаще всего для этой цели используются минеральные неорганические кислоты.

Традиционно для очистки поверхности железа от продуктов коррозии применяют растворы минеральных кислот. Наиболее активным является раствор, содержащий 35 % ортофосфорной и 5-10% соляной кислоты. Растворы кислот — серной, соляной — позволяют достаточно быстро удалить продукты коррозии, но всегда вызывают некоторое растравливание металла. Для предотвращения этого в растворы кислот вводят ингибиторы коррозии. Так, в 1 М (напомню, на всякий случай, что раствор концентрации 1 М содержит 1 моль вещества на литр раствора) раствор серной кислоты целесообразно добавлять тиосемикарбазид, тиомочевину, уротропин, трифенилфосфин, бензотриазол (хорошие результаты достигаются при обработке железа 1 М раствором серной кислоты, содержащим 0,1—0,5 % тиомочевины или 0,5—1,0% бензотриазола); в 1 М раствор соляной кислоты — уротропин и трифенилфосфин.

На заметку: Трифенилфосфин — органическое соединение с формулой P(C₆H₅)₃, или просто Ph₃P. Является производным фосфина. Имеет вид белых кристаллов. Относительно стабилен при хранении на воздухе.

Трифенилфосфин интересен еще и тем, что его производное, оксид трифенилфосфина широко используется в микроэлектронике, и по его запаху собак породы лабрадор в США учат находить различные устройства электронной памяти. Под спойлером выдержка из «Наука и жизнь» №10/2018

Раз уж пошел разговор за ингибиторы, то помимо упомянутых выше (и имеющихся в таблицах ASTM ниже по тексту) можно еще упомянуть и различные амины, встречающиеся в брендовых «растворителях ржавчины». Активно используются моноэтиламин, диэтиламин, триэтиламин и т.п. (что под рукой есть).

Комплексообразование — процесс возникновения т.н. координационных соединений. Они представляют собой нейтральные молекулы или ионы, возникшие в результате присоединения к иону или атому, называемому комплексообразователем, нейтральных молекул или других ионов, называемых лигандами. Чаще всего в роли лигандов выступают объемные органические молекулы.

Большая часть используемых в растворении ржавчины органических кислот — работают именно по механизму образования комплекса с ионами Fe (III). Наилучшую эффективность показывают муравьиная, лимонная и щавелевая кислота (а также их соли), этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) и ее соль Трилон-Б, активно используемая во всевозможных Calgon-ах для удаления накипи. При использовании растворов органических кислот допускается введение в их состав ингибиторов коррозии (того же уротропина), так как кислоты пусть и медленно, но все-таки иногда вызывают растравливание металла. Хотелось бы отметить, что органические кислоты лучше работают в присутствии небольших количеств минеральных кислот (регулятор pH) и при нагревании (см. картинку под спойлером).

Ну и наконец, третий механизм, с помощью которого структурные связи между атомами железа в оксидах железа могут быть ослаблены и разрушены, представляет из себя восстановление структурного Fe (III) до Fe (II) (а то и Fe 0 , если повезет). Суть его заключается в процессах переноса электронов и связанной с этим адсорбцией донора электронов, катодной поляризацией электрода, переноса электрона из неустойчивых поверхностных комплекса на поверхность Fe (III) и еще много матана. Более важно, на мой взгляд, то что в качестве восстановителей используют огромное количество соединений — дитионит (бисульфит) натрия, тиогликолевую (она же меркаптоуксусная, широко применяемую при химической завивке и окрашивании волос) кислоту, тиоцианат, гидразин, аскорбиновую кислоту, гидрохинон, сероводород, фруктозу, сахарозу. И даже такие удивительные вещи, как фульфокислоты из почвы:

При соответствующих условиях восстановительное растворение также может осуществляться фотохимически.

Наиболее популярными восстановителями является перекись водорода, 3—5%-й водный растворе NaOH и сульфита натрия Na₂SO₃, уже упомянутый выше бисульфит натрия, аскорбиновая кислота. Часто в качестве восстановительного растворителя ржавчины используют порошка цинка в 15%-м растворе NaOH (который, кстати, при нанесении на гладкие ржавые поверхности, дополнительно загущают поливиниловым спиртом)

Сравнение эффективности различных методов растворения ржавчины

Часто для растворения ржавчины используют не индивидуальные реагенты, а их комбинации, где каждое вещество реализует свой механизм растворения оксидов железа. В качестве примера может служить тот же цинк+NaOH в который для ускорения процесса добавляют трилон Б, регулируя тем самым очищающую способность смеси. Под спойлером представлена картинка, с помощью которой можно сравнить скорость растворения ржавчины с использованием различных механизмов.

Ниже представлена диаграмма, на которой видно, что наибольшей эффективностью обладают методы растворения ржавчины с использованием комбинаций различных (разнотипных) «разрушителей оксидного слоя».

Ну и подытоживая, приведу методическую рекомендацию, взятую из американского стандарта ASTM посвященную удалению продуктов коррозии с металла. Сами американцы, я так понимаю, акцент делали скорее всего на обработке материалов на плоскости, но все ниже озвученное запросто можно применить и к резьбовым соединениям.

Для процессов химической очистки:

И, для любителей ~~быстрой езды~~ электролиза — составы для электрохимической очистки. Процесс действительно серьезно ускоряется, по сравнению с химической обработкой.

Замечание от коллоидного химика: нужно понимать, что в случае резьбы (в противоположность ржавчине на поверхности), для того чтобы разрушить все оксиды вдоль резьбы упомянутые выше составы должны до них добраться (реакция идет только в месте непосредственного контакта между реагентом и оксидом). А сделать это довольно сложно, так как все пути проникновения плотно забиты не успевшей еще прореагировать ржавчиной. Поэтому помимо эффективности растворения следует учитывать и эффективность смачивающего действия реагента (способности проникать в поры, микротрещины и капилляры). Именно этим вопросам и посвящен следующий раздел.

Снижение трения или «смазывая обломки. »

Как я уже писал выше, после химического, термического или механического разрушения оксидных слоев ржавчины необходимо уменьшить трение между ними. Логично, что сделать это можно с помощью смазки. Большинство «народных» средств, вроде различных масел, керосина, бензина, ацетона — никак не изменяют состояние ржавчины внутри «закисшего» болта, но вполне себе могут помочь в прокручивании гайки вместе с обломками оксидного слоя после проведения первичной обработки по разрушению пористого каркаса.

Важно! Заливать на «закисшую» резьбу любые углеводороды имеет смысл только в том случае, если путь вдоль резьбы не до конца забит оксидами, в таком случае растворитель в них проникает/адсорбируется и уже затем только выступает в роли смазки. Т.е. смачивать всякими керосинами нужно или не сильно приржавевшие болты или когда болт уже стронут и в оксидах образовались поры. Поэтому, учитывая выше изложенное (например, пункт термическое разрушение) логичным будет нанести «керосины» на заржавевшую резьбу, а затем одновременно с постукиванием по головке болта молотком или другим ударным инструментом попытаться сдвинуть гайку с места. Для чугунных и стальных водопроводных труб с резьбой знатоки рекомендуют нагревать заржавевшие места, наносить на них парафин из свечки, опять нагревать дожидаясь впитывания и проскальзывания растаявшего углеводорода по нитям резьбы и только потом пытаться раскручивать.

Замечание про WD-40. Многие наверное слышали про эту штуку, «триумф американской нефтехимии». Я, в отличие от некоторых друзей, не представляющих машину без пузырька WD-40 в бардачке, особого пиетета к этой смеси углеводородов не испытываю. Для тех, кто не в курсе, это раствор, который в 60-х годах прошлого века был разработан для защиты корпусов американских ракет от ржавчины и коррозии. Ну а потом, как водится, преимущества этой жидкости непонятного состава оценили и простые американцы. «WD-40» является аббревиатурой от термина «вытеснение воды, 40-я формула», т.е. на 40-й раз у них что-то получилось. Композиция WD-40 никогда не патентовалась, ради сохранения коммерческой тайны. Посему до сих пор толком не ясно, а что же там в составе оригинальной разработки. Узнать это с каждым годом все сложнее (так как по расказам знающих людей >90% WD-40 на нашем рынке — подделки), да и не нужно, так как уже 10 лет назад, журналисты из журнала Wired занесли этот «керосин» на газовый хроматограф+масс-спектрометр и установили, что в составе имеется: минеральное масло, декан, нонан, ундекан, тридекан, тетрадекан, циклогексан, диметилнафталин и углекислый газ чтобы создать необходимое давление в баллоне. MSDS (паспорт безопасности для рынка США) дает следующую информацию: 50% — алифатические углеводороды, <25% — нефтяное минеральное масло, 12–18% алифатический углеводород с низким давлением паров для уменьшения вязкости раствора (легко испаряющийся разбавитель), 2–3% углекислого газа, <10% инертных ингредиентов.

Упомянутый выше раствор часто хвалят за невероятную проникаемость (или проницаемость, не помню точно как фанаты WD это произносят). Если смотреть с точки зрения коллоидной химии, то окажется, что эти люди скорее всего имеют ввиду явление смачивания. Если кратко, то оно зависит от сил межмолекулярного взаимодействия и заключается в следующем: если силы взаимодействия между молекулами жидкости и твердого тела больше, чем между молекулами жидкости, то жидкость растекается по поверхности твердого тела, т.е. смачивает и наоборот, если силы взаимодействия между молекулами жидкости больше, чем между молекулами жидкости и твердого тела, то жидкость собирается в каплю и не смачивает поверхность жидкости. Напрямую это связано с такой штукой, как поверхностное натяжение.

Татко напамiнае: чтоб сын не забыл упомянуть про такую штуку как «красная тормозуха», она же жидкость тормозная БСК (аки «бутиловый-спирт-касторка» в соотношении 1:1).

В то время, как кто-то пользовался WD-40 из бардачка, у меня в случае, если разбирался какой-либо мотор и вдруг возникал намертво заржавевший крепеж — происходило следующее. Татко мой молча смотрел на это дело, потом молча шел в гараж и приносил шприц с красной жидкостью едкого запаха. Жидкость наносилась, выдерживалась минут 30 и… И действительно, в большинстве случаев срабатывало и гайку удавалось открутить. Справедливости ради замечу, что все крепежи для которых использовалась БСК находились в моторах, где какое-то количество смазки всегда было. Если честно, то весьма вероятно, что у отца в гараже до сих пор еще есть эта тормозная жидкость, хранимая именно на случай заржавевшего крепежа. В продаже такой вариант сейчас найти тяжело, потому что производители отказались от бутанола в пользу различных полигликолей и их эфиров, которые проникают в капилляры резьбы гораздо хуже. Возможно связано это с тем, что полигликоли подешевле, а может и потому что они более безопасны.

Дополнение: @Алексей Шукаев уточняет, что переход от бутанола к полигликолям связан с разницей в температуре кипения. «Переход в газообразное => сжимаемость => гидравлика перестает работать» — вот и пришлось отказаться…

На моей памяти были примеры случаев, когда народ, уставший от поиска денег на фабричную выпивку пил красную тормозную жидкость. Бутанол, как никак из того же ряда спиртов, что и этанол, пусть и обладает самой высокой среди простых спиртов токсичностью (LD₅₀ составляет 2290-4360 мг/кг). Большая часть сивушных масел при производстве спирта дистилляцией — это именно бутанол. Именно он дарит зубодробительное, ни с чем не сравнимое похмелье. Но это когда «переварится». А касторовое масло, оно известно своим лечебным слабительным эффектом. В общем многофункциональный в СССР выпускали продукт…

Примечание: в современном мире, уставшем от безуспешных поисков смеси касторового масла с бутанолом, применяется его аналог (такого же цвета): трансмиссионное (красное) масло от автоматической коробки передач (ATF) и ацетон в соотношении 1:1. Цвет похожий, эффективность тоже.

И что же из всего этого следует ?

А из всего этого следует то, что если жидкость (какой-нибудь растворитель) имеет поверхностное натяжение меньше чем вода, то она будет лучше смачивать ржавчину и быстрее проникать в поры и капилляры, чем водный раствор какой-нибудь кислоты. Проникать-то он будет лучше, но разрушить или ослабить связи между оксидными слоями никак не сможет. Вырисовываются следующие наблюдения:

1) WD-40, и всевозможные «жидкие ключи» (англ. liquid wrench) — представляют из себя обычные углеводороды и близкие к ним компоненты, обладающие низким поверхностным натяжением и способные хорошо смачивать пористые оксиды и проникать в их капилляры.

Эти, как правило нефтепродукты, отлично впитываются нитями резьбы и обеспечивают смазку. Только смазку, потому что сами по себе все компоненты инертны и не оказывают какого-либо заметного действия на ржавчину. От слова вообще. Поэтому лучше всего их использовать после/совместно с методами разрушения оксидных слоев описанными в статье. Печаль в том, что даже признанные RUST REMOVER-ы ничего что действительно бы ржавчину разъедало и отлично проникало не содержат

2) Всякие PB-Blaster-ы, Rust buster-ы и Rust dissolver-ы заявленные как растворители ржавчины, действительно ржавчину химически растворяют. Как правило в их составе имеется и компонент, снижающий поверхностное натяжение и дающий легкий смазывающий эффект. Но этот эффект является глубоко вторичным. Под спойлером пару известных примеров:

Первым у нас идет продукт от Henkel — Loctite Naval Jelly Rust Dissolver

Cостав:
Ортофосфорная кислота — 10.0-30.0 % (= протонирующий растворитель ржавчины + фосфатирующий металл агент)
Изопропанол — 1.0-5.0 % (= «смазка» т.е. компонент обеспечивающий смачивание и проникновение)
Серная кислота — 0.1-1 % (= протонирующий растворитель ржавчины)
Вода — >50 %
Полисахариды — ? (= загуститель для создания правильной консистенции)

Далее некий Permatex Rust Dissolver Gel

Как можно заметить, используются все те же ядреные неорганические кислоты и спирты для придания им нужной подвижности и снижения поверхностного натяжения. + в некоторых случаях ингибиторы коррозии. Т.е. теоретически, каждый опытным путем может приготовить свой собственный растворитель ржавчины, смешивая любимую (=доступную) неорганическую кислоту со спиртом (имеющимся в доступности).

Важно: все описанные в статье химические способы разрушения и преобразования ржавчины могут быть использованы не только для растворения «закисшей» резьбы на болтах, но и при антикоррозионной обработке металла (железо/сталь/чугун) любой формы, а также при удалении ржавых разводов на сантехнике и т.п.

Ну и на закуску хотелось бы предложить такой факт. В последнее время, в связи со стремлением производителей химических составов соответствовать концепциям зеленой химии, постоянно идут поиски новых, более экологичных и биоразлагаемых компонентов. Не остались в стороне и всевозможные растворители и преобразователи ржавчины. Последний тренд — использование в качества преобразующего компонента (вместо привычной уже фосфорной кислоты и фосфата железа, например) органических соединений фенольной природы — таннинов. Дубильное действие этих веществ превращает красноватые оксиды железа в голубовато-черный устойчивый таннат. Вот вам и место, куда можно приложить вяжущую хурму с ее дубильными веществами :). Да и вообще, теоретически, вполне себе вариант заржавевшее дно любимого автомобиля, вместо токсичных неорганических кислот обрабатывать крепким настоем зеленого чая…

На этом расказ про ржавчину закончен, а все обновления и промежуточные заметки из которых потом плавно формируются хабра-статьи теперь можно увидеть в моем телеграм-канале lab66. Подписывайтесь, чтобы не ожидать очередную статью, а сразу быть в курсе всех изысканий 🙂

Прикипела деталь? Есть простое решение

Про эти смазки вспоминают только при разборке/сборке каких-либо узлов и агрегатов. Их применяют как при конвейерной сборке автомобиля, так и при последующем обслуживании машин с пробегом – как на сервисе, так и самостоятельно.

Типичный пример распространенного использования подобных смазок – замена элементов глушителя.

Почему детали прикипают друг к другу? Любой окисел превосходит по объему исходный материал. Скажем, посадка диска на выступ ступицы даже за один сезон может оказаться неразборной. А когда речь заходит о деталях, работающих в условиях высоких температур, то здесь эффект прикипания проявляет себя в полной мере: становится совсем кисло. Для облегчения слесарно-монтажных работ с такими соединениями и придуманы медные смазки.

Где их наносят?

Много ли в автомобиле таких мест, где нужна медная смазка? Довольно много – загибаем пальцы. Итак: свечи зажигания, система выпуска отработавших газов, шпильки выпускного коллектора, тормозные диски и ступицы, суппорты и тормозные колодки, посадочные места кислородных датчиков и т.п. Можно сказать иначе: фактически всё, что работает в зоне высоких температур (в том числе в агрессивной среде) и при больших нагрузках, стоит при первой возможности обработать медной смазкой. На практике это происходит, как правило, при очередном обслуживании того или иного узла в расчете на то, что последующие разборки будут проходить гораздо легче, чем на необработанных автомобилях.

В чем их достоинства?

Такие смазки равнодушны к воздействию влаги, соли, реагентов и прочих дорожных «прелестей». Они обеспечивают равномерность затяжки резьбы, повышают ресурс резьбовых соединений, снижают вибрацию и нежелательный шум, предохраняют от износа и коррозии, защищают от сваривания и спекания, значительно облегчают демонтаж ранее обработанных узлов, ускоряя их последующую сборку. И еще обладают отменными противозадирными свойствами.

Некоторые смазки, такие как, например, производства ASTROhim, работают в огромном температурном диапазоне от – 30 до 1100 ° С, имеют высокую адгезию с металлами. Они не текут и не плавятся и являются «долгоиграющими» препаратами, рассчитанными на длительный срок службы.

Как использовать?

Сложностей в применении медных смазок нет. Единственное, на что стоит обратить внимание, так это на необходимость предварительной очистки обрабатываемой поверхности – там не должно быть ни пыли, ни грязи, ни следов старой смазки, ни рыхлой ржавчины с окалиной. Если препарат содержится в аэрозольном баллоне, то перед использованием требуется энергично встряхивать его в течение примерно двух минут. Затем содержимое баллона распыляют на очищенные детали. Вот, собственно, и все.

Есть ли ограничения?

Да, некоторые пожелания есть. Следует, например, избегать попадания медной смазки на резиновые детали – уплотнители, колпачки, а также на тормозные диски. Впрочем, у каждого препарата есть особенности, оговоренные в инструкции по применению.

А мне-то это зачем?

Возможно, обычному «наезднику», привыкшему часто менять машины, знать про медные смазки и не нужно. Но любой автомобиль скажет за обслуживание с ее применением «спасибо». То же самое заметят владельцы машин, которые пользуются ими в течение хотя бы нескольких сезонов, а также обладатели автомобилей, приобретенных на вторичном рынке. К тому же автомир еще не перешел на одноразовые автомобили, да и нескоро перейдет. Вот почему медные смазки долго будут присутствовать в арсеналах как профессиональных сервисменов, так и автовладельцев, привыкших многое делать своими руками.

Чем смазать резьбовые соединения, чтобы они не ржавели и легко откручивались? Есть ответ!

Качество соединений очень важный в любой отрасли момент. Даже самые прочные материалы без должного соединения, не более чем набор деталей. Для того, чтобы создать из этих деталей одно целое, например, автомобиль, который смог бы выдерживать различные высокие нагрузки и воздействия окружающей среды, инженерами во все времена изобретались разные типы соединений. На сегодняшний день резьбовое соединение является одним из наиболее популярных и эффективных видов соединений. Резьбовые соединения используются везде и не только в машиностроении, они удобны, и в отличии от сварочного соединения позволяют без вреда для деталей произвести разборку и сборку механизма по несколько раз.

Резьбовое соединение легко выдерживает: вибрацию, температурные перепады, ударные нагрузки, а также воздействие агрессивной среды. Однако есть у этого типа соединения заклятый враг — влага. Каждый из вас знает, что происходит с резьбой спустя несколько лет если ее ничем не обрабатывать, и не откручивать время от времени. Резьбовое соединение подвергается воздействию коррозии, которая намертво скрепляет две детали, в итоге при необходимости открутить болт или гайку возникают большие сложности. Порою, чтобы раскрутить две прикипевшие детали, приходится долго мучиться и в итоге прибегать к крайним мерам (болгарка, дрель, зубило, молоток, сварка).

В данной статье я расскажу, как избежать неприятностей с резьбовыми соединениями во время ремонта автомобиля. Вы узнаете, чем обработать болты и гайки для того, чтобы они не ржавели и легко откручивались.